(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車速検出部と、目標調整量を設定する調整量設定器と、車線検出部と、車両の進行方向を決定する演算部と、操舵制御処理を行うアクチュエータとを備え、
該演算部は、
該車線検出部によって検出された車線と車両との相対位置を求める処理と、
該車速検出部により検出された車速により決定される調整量の制限値及び予め記憶されている調整量に基づき調整量を算出する処理と、
記憶されている該調整量を、算出された該調整量に更新する処理と、
更新された該調整量に対応する目標車線内位置を算出する処理と、
該車速において、予め定められた所定時間で該目標車線内位置に車両が移動できるように進行方向を決定する処理と、
決定された該進行方向になるように該アクチュエータを操舵制御する処理とを、
該車線検出部により該目標調整量に対応する車線内位置に車両が移動したことを検出するまで繰り返し実行する機能を備えていることを特徴とする自動操舵装置。
【請求項２】
請求項1において、
該演算部は、該目標調整量と過去の調整量との偏差を算出し、該偏差が該制限値を超えていれば該制限値を該過去の調整量に対応する補正量とし、該偏差が該制限値以下であれば該偏差を該補正量として、該現在の調整量を算出することを特徴とする自動操舵装置。
【請求項３】
請求項1において、
該制限値は、該車速の増加に応じて減少する値であることを特徴とする自動操舵装置。
【請求項４】
請求項1から3のいずれかにおいて、
該車線は、車線区分線又はマーカー列であることを特徴とする自動操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動操舵装置に関し、特に車両が車線内保持走行を行うための自動操舵装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動操舵装置は、自車が走行する車線を検出する車線検出部、自動操舵に必要な情報を算出する演算部、この演算部の情報に基づいて操舵輪を制御する操舵アクチュエータによって構成され、操舵アクチュエータからステアリングを制御することにより車両の自動操舵を実現している。
【０００３】
車線検出部としては、▲１▼区分車線をカメラ等を用いて視覚的に検出するもの、▲２▼車線内に磁石や電波発信機から成るマーカー列を敷設し、このマーカー列を磁気センサや電波アンテナで検出するもの、などが一般的に知られている。
通常は、車線内の中央を走行することが望ましいと考えられるので、上記の車線検出部▲１▼の場合には車線幅の中央を自動操舵の目標車線内位置として制御を行い、また、上記の車線検出部▲２▼の場合には、目標車線内位置としてマーカー列が車線幅の中央に敷設されており、自動操舵装置は該マーカーを目標車線内位置として制御を行っている。
【０００４】
この結果、上記の車線検出部▲１▼及び▲２▼の何れの場合であっても、車線幅の中央位置を自動操舵装置の目標車線内位置として制御を行っているが、常に車線幅の中央位置を自動操舵装置の目標車線内位置として制御を行うと、以下の問題がある。
【０００５】
自車の走行車線に隣接する路肩が狭い場合や、隣接車線が工事中等の場合には、乗員の心理として路肩や工事車線に対し不安感を抱く。また、隣接車線の交通流の速度が自車の走行速度とある程度以上の差があると、同様に隣接車線に対して不安感を抱く。さらには、道路維持作業車両の場合、意識的に車線の端を走行せざるを得ない場合がある。
【０００６】
そこで、自動操舵の目標車線内位置を、車線幅中央位置から左右方向に乗員が任意に目標車線内位置を調整量設定器によりオフセット調整できるようにすることでこのような問題を解決している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、乗員が故意又は不用意にオフセット調整を急激に行った場合、車両が不安定になったり乗員が不快感を感じることが有る。
特に、車速の如何に関わらず、自車の目標車線内位置の移動速度を一定にすると、乗員は、車速が速いと車線や路肩が急激に近づいてしまうため、不安感を抱く一方、車速が遅い場合には、今度は目標車線内位置の移動がなかなか行われないため、例えば路肩の狭い区間等に因る不安感が解消しないという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明に係る自動操舵装置は、目標車線内位置をオフセット調整したときの自車の車線内移動を、車速に対応した適切な速度で行うことを課題とする。
【０００９】
【課題を解決する手段】
上記の目的を解決するため、本発明に係る自動操舵装置は、車速検出部と、目標調整量を設定する調整量設定器と、車線検出部と、車両の進行方向を決定する演算部と、操舵制御処理を行うアクチュエータとを備え、該演算部は、該車線検出部によって検出された車線と車両との相対位置を求める処理と、該車速検出部により検出された車速により決定される調整量の制限値及び予め記憶されている調整量に基づき調整量を算出する処理と、記憶されている該調整量を、算出された該調整量に更新する処理と、更新された該調整量に対応する目標車線内位置を算出する処理と、該車速において、予め定められた所定時間で該目標車線内位置に車両が移動できるように進行方向を決定する処理と、 決定された該進行方向になるように該アクチュエータを操舵制御する処理とを、該車線検出部により該目標調整量に対応する車線内位置に車両が移動したことを検出するまで繰り返し実行する機能を備えていることを特徴としている。
【００１０】
すなわち、本発明においては、乗員が調整量設定器により目標調整量を設定（オフセット調整）したとき、演算部は、予め車速に対応する制限値を記憶しているので、車速検出部によって検出された車速に対応した制限値を読み出し、この制限値と該目標調整量に基づき現在の調整量を算出する。
【００１１】
そして、演算部は、車線検出部によって検出された車線と車両の相対位置を求めると共に該現在の調整量に基づき車両の目標車線内位置を決定し、アクチュエータは、該目標車線内位置に基づいて操舵制御する。
このようにして、例えば自車の車速が速い場合と遅い場合とで、調整量設定器によりオフセット調整したときの自車の目標車線内位置の移動において、乗員に与える不安感が増大する場合でも、該制限値と目標調整量に基づき適切な速度で自車を移動させることで、その不安感を軽減することができる。
【００１２】
なお、上述の演算部は、該目標調整量と過去の調整量との偏差を算出し、該偏差が該制限値を超えていれば該制限値を該過去の調整量に対応する補正量とし、該偏差が該制限値以下であれば該偏差を該補正量として、該現在の調整量を算出することもできる。
【００１３】
すなわち、該偏差が該制限値と比べて大きいときでも補正量を該制限値とし、該偏差が該制限値と比べて小さいときには該偏差を補正値として、共に該現在の調整量を算出しているので、現在の調整量の変動が常に制限値以下となり、適切な速度で自車の目標車線内位置の移動を行わせることができる。
【００１４】
なお、上述の制限値は、該車速の増加に応じて減少する値とすることもできる。
すなわち、例えば車速が速い場合に制限値は小さくなるので、小さい制限値に基づき現在の調整量が算出され、車線内位置の移動速度を下げることで乗員の不安を最小限に抑える。一方、車速が遅い場合には車線内位置の移動速度を上げることで路肩の狭い区間等の存在による不安感を素早く解消することができる。
【００１５】
なお、上記の車線には、車線区分線又はマーカー列を含む。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明に係る自動操舵装置の一実施例の構成を示したものである。
この実施例において、演算部4は、車速検出部1からの車速vを示す信号、調整量設定器2からの目標調整量A1を示す信号、及び車線検出部3からの車線情報K（又はP1）を読み込む入力部11と、この入力部11からの出力信号を用いて自動操舵制御に関する演算処理を行うCPU12と、演算処理でCPU12が使用するRAM13と、制御プログラムや制御パラメータを格納しておくROM14と、CPU12で演算された出力データに従って操舵アクチュエータ5を駆動する出力部15と、車両電源からこれらの各部に必要な電源を供給するための電源部16とで構成されている。
【００１７】
ここで、車速検出部1は、車速を検出する公知の装置により構成される。
調整量設定器2は、回転式ダイヤルやスライドレバー等で目標車線内位置のオフセット調整量が可変設定できるように構成されている。また、車両中の任意の位置に、乗員が設定できるよう設置されている。
【００１８】
車線検出部3は、カメラと画像処理装置の組み合わせや、レーンマーカー・センサと信号処理装置の組み合わせ等により構成されるもので、自車を基準として検出した車線の相対位置に関する情報を出力する。
操舵アクチュエータ5は、出力部15からの出力によりステアリング（図示せず）を介して車両の操舵輪を自動的に作動させるものである。
【００１９】
図2及び図3は、図1に示した演算部4におけるROM14に格納されている制御プログラムの流れを示したものであり、図3は、図2におけるサブルーチン（ステップS4）を具体的に示したものである。また、図4は自車の自動操舵装置の遷移を示している。
【００２０】
以下、図2〜図4を参照して図1の実施例の動作を説明する。
まず、図2のフローチャートは所定時間間隔で開始されるものとし、制御装置の制御に係る部分のみを記述しているが、CPU12などのハードウェア起動時の初期処理などは省略されている。また、本フローチャート内で使用する位置は、全て自車左右方向中心線（車線幅中央位置）を0として、車両右側を+、車両左側を-として表現するものとする。
【００２１】
また、図4に示す車線区分線Kは自車の走行車線を区分する線であり、車線幅中央位置P1は車線区分線Kの中央位置を示す。
今、自車はこの車線幅中央位置P1に沿って自動操舵走行しており、この状態で、乗員が調整量設定器2をオフセット操作することにより目標調整量A1が設定され、設定後の最終目標車線内位置P5への移動が指示された例について以下に説明する。
【００２２】
まず、CPU12は、入力部11を介して入力信号を読み込む。読み込まれる入力信号は、車速検出部1が検出した車速情報v、調整量設定器2の出力信号A1、及び車線検出部3が検出した自車を基準として検出した車線の相対位置に関する情報K（又はP1）である（ステップS1）。
【００２３】
なお、車線の相対位置に関する情報は、上述のごとく車線検出部3が車線区分線検出部である場合は車線区分線Kの位置であり、車線検出部3がマーカー列検出部である場合はマーカー列の位置（例えば車線幅中央位置P1）である。
次に、CPU12は、車線検出部3からの検出信号に基づき絶えず車線幅中央位置P1を算出する。算出された車線幅中央位置P1は、RAM13に記憶される（同S2）。
【００２４】
次に、CPU12は、ステップS1で読み込んだ調整量設定器2の信号から目標調整量A1を検出する（同S3）。この目標調整量A1は、ステップS3のグラフに示すように予めROM14に記憶された固定値であり（右転舵時＞0、左転舵時＜0）、調整量設定器2の出力信号をパラメータにして決定される。
【００２５】
次に、CPU12は、目標調整量A1や車線幅中央位置P1等に基づいて現在の調整量A3を決定する（同S4）。このサブルーチンの詳細を、図3を参照して以下に説明する。
まず、車速検出部1で検出された車速vから、調整量の最大変化量である制限値Lを決定する。この制限値Lは、車速の増加に伴う乗員の不安感を軽減するために、車速vが大きくなるにつれて減少する特性を有するもので、予めROM14内に記憶しておき、CPU12が、車速vをパラメータとして読み出す（同S5）。
【００２６】
前回の調整量A2を、ステップS3で求めた目標調整量A1と比較する（同S6）。演算部4の起動時には、イニシャライズ処理で前回の調整量＝“0”にしておくので、調整量設定器2が操作されていなければ、前回の調整量A2＝目標調整量A1となり、すでに算出すべき調整量が目標の値に到達しているので、ステップS4のサブルーチン処理を終了する。このとき、車両は、車線幅中央位置P1を基準として自動操舵走行することになる。
【００２７】
一方、上述したように、乗員が調整量設定器2により右転舵調整したときには、ステップS3のグラフより目標調整量A1＞0となるので、ステップS6では前回の調整量A2（起動時は“0”）＜目標調整量A1となり、前回の調整量A2を増加させるための処理を行う。
【００２８】
このため、CPU12は、目標調整量A1から前回の調整量A2を減じ、その偏差Dを算出する（同S7）。CPU12は、算出した偏差DとステップS5で算出した制限値Lとを比較する（同S8）。
この結果、偏差D≦制限値Lの場合には、偏差Dが小さいと判断できるので、前回の調整量A2に偏差Dを加えた値を現在の調整量A3としてステップS4のサブルーチン処理を終了する（同S9）。
【００２９】
偏差D＞制限値Lの場合には、偏差Dが大きいと判断できるので、前回の調整量A2に制限値Lを加えた値を現在の調整量A3としてステップS4のサブルーチン処理を終了する（同S10）。すなわち、偏差Ｄそのものを用いるのではなく、車速に対応した制限値Ｌを用いて調整量に可変制限を設けている。
【００３０】
ステップS6において、前回の調整量A2＞目標調整量A1の場合、すなわち乗員が調整量設定器2により左転舵調整した場合には、今度は逆に、前回の調整量A2を減少させるための処理を行う。
このため、CPU12は、目標調整量A1から前回の調整量A2を減じ、その偏差Dを算出する（同S11）。CPU12は、算出した偏差DとステップS5で算出した制限値Lと比較する（同S12）。
【００３１】
この結果、偏差D≦制限値Lの場合には、偏差Dが小さいと判断できるので、前回の調整量A2に偏差Dを減じた値を現在の調整量A3としてステップS4のサブルーチン処理を終了する（同S13）。
偏差D＞制限値Lの場合には、偏差Dが大きいと判断できるので、前回の調整量A2に制限値Lを減じた値を現在の調整量A3としてステップS4のサブルーチン処理を終了する（同S14）。
【００３２】
図2に戻って、CPU12は、自動操舵制御の現在の目標車線内位置P4を求める（同S15）。本例では、ステップS2で求めた車線幅中央位置P1と、ステップS4で算出した現在の調整量A3との和を現在の目標車線内位置P4とする。
ステップS15で求めた現在の目標車線内位置P4は、車線幅中央位置P1を基準としているので次のようになる。
（a）現在の目標車線内位置P4＝0：現在の目標車線内位置P4が車線幅中央位置P1にある。
（b）現在の目標車線内位置P4＜0：現在の目標車線内位置P4が車線幅中央位置P1より左側にある。
（c）現在の目標車線内位置P4＞0：現在の目標車線内位置P4が車線幅中央位置P1より右側にある。
なお、図2及び図3のフローチャートの前回処理周期において前回の調整量A2が算出されており、自車は、現在の車線内位置P2から前回の目標車線内位置P3へ、前回の進行方向R1に沿って走行していることになる。
【００３３】
このようにして決定した現在の目標車線内位置P4を上記のいずれに該当するかを判定する（同S16）。
すなわち、現在の目標車線内位置P4＝0の場合(a)には、自車左右方向中心線上に現在の目標車線内位置P4が存在するので、操舵アクチュエータ5を中立保持するように制御する（同S17）。
【００３４】
また、現在の目標車線内位置P4＜0の場合(b)には、現在の目標車線内位置P4が自車左右方向中心線より左側にあるので、操舵アクチュエータ5を左転舵制御する（同S18）。
さらに現在の目標車線内位置P4＞0の場合(c)には、現在の目標車線内位置P4が自車左右方向中心線より右側にあるので、操舵アクチュエータ5を右転舵制御する（同S19）。
【００３５】
その結果、現在の車線内位置P2から現在の目標車線内位置P4への現在の進行方向R2に、自車の進行方向を変化させて走行する。
このようにして、車線内位置は、図4に示すごとく、初期の位置P1→現在の位置P2→前回の目標位置P3（前回の調整量A2）→現在の目標位置P4（現在の調整量A3）を経由して、目標調整量A1に対応した最終の目標位置P5に到達することになる。
【００３６】
なお、上述の実施例では車線内位置の一例として、車線幅中央位置P1を用いて説明したが、特にこれに限定されるものではなく、例えば車線区分線Kとの所定距離距離又は比率等を用いて算出することもできる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る自動操舵装置によれば、例えば車速が速い場合と遅い場合とで、調整量設定器によりオフセット調整したときの自車の目標車線内位置の移動において、乗員に与える不安感が増大する場合でも、該制限値と目標調整量に基づき適切な速度で自車を移動させることで、乗員に与える不安感を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る自動操舵装置の一実施例を示したブロック図である。
【図２】図1に示した本発明に係る自動操舵装置の実施例に用いられる演算部での制御プログラムを示したフローチャート図である。
【図３】本発明に用いられる調整量の算出を示したフローチャート図である。
【図４】本発明に係る自動操舵装置の実施例による動作を説明するための図である。
【符号の説明】
1車速検出部
2調整量設定器
3車線検出部
4演算部
5操舵アクチュエータ
図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【図１】
0004442058.tif 000002
【図２】
0004442058.tif 000003
【図３】
0004442058.tif 000004
【図４】
0004442058.tif 000005